CN113666607A - 一种将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺。包括以下步骤：(1)在河湖滨岸生态带打设钢板桩形成条带状封闭围堰；(2)在河湖内实施环保疏浚吹填施工工艺，将疏浚底泥输送至围堰内；(3)对围堰排水口溢流出的尾水进行处理；(4)钢板桩围堰内的疏浚底泥静置沉淀后，进行电渗联合真空预压快速脱水；(5)根据自然岸坡坡度及生态恢复要求，进行地形整理；(6)根据施工季节种植并回收挺水植物，实现对底泥的生态处置；(7)生态修复完成后，拆除钢板桩围堰，形成自然生态湿地。本发明实现了疏浚底泥在滨岸生态带建设方面的应用，消除内源污染并对底泥减容减量处理，实现营养物质的胶结封存并采用挺水植物实现生态恢复。

Description

一种将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺

技术领域

本发明属于环保疏浚施工技术领域，尤其涉及一种将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺，主要应用于河湖内源污染治理、环保疏浚、底泥脱水处理及资源化利用等领域。

背景技术

我国江河湖泊众多，随着经济的迅速发展，流入湖泊的营养物质通过各种物理、化学和生物作用，逐渐沉积在河湖底部。积累在底泥中的氮、磷等营养物质，一部分可被微生物直接摄入，进入食物链参与水生生态***的循环；另一部分在一定的物理、化学及环境条件作用下，从底泥中释放出来重新进入水中，从而形成河湖内源污染。环保疏浚是解决河湖内源污染治理的有效对策之一，技术成熟且应用普遍。

环保疏浚是指采用挖泥船或其它机具以及人工进行水下挖掘，为拓宽和加深水域而进行的土石方工程。疏浚工程的挖槽设计应力图通过改变河道水流几何边界，引起水流内部结构的变化，使得新形成的水流结构，不但可以保证泥沙不再淤积在航道内，而且能将进入挖槽内的泥沙输送到下深槽中去，维持航道稳定。疏浚工程是按规定范围和深度挖掘航道或港口水域的水底泥、沙、石等并加以处理的工程，开发、改善和维护航道、港口水域的主要手段之一。

底泥处理方式根据项目工况确定，有纳泥坑塘的可以选择吹填坑塘自然晾晒脱水和真空预压脱水方式，无纳泥坑塘但有大面积平整空地的可选用土工管袋脱水减容工艺，既无坑塘也无大面积空地的可选择适合场站进行机械脱水。自然晾晒脱水主要通过日照蒸发、风干、自然下渗等途径，受天气和地下水位影响很大，由于环保疏浚底泥有机质含量高、颗粒细，泥浆中下部分的蒸发透水和下渗排出都很困难，自然晾晒脱水的时间长一般需要2～3年时间，而且脱水效果差；真空预压脱水通过打设竖向排水板形成排水通道，在覆膜抽排下形成真空负压，相对自然晾晒能较快速的将疏浚底泥中的水分脱出，但耗时相对较长一般需要3个月时间，能耗较大，脱水效果相对较差，含水量上部低中下部较高，脱水底泥经水泡易还原，底泥中的氮、磷等物质易释放；土工管袋脱水减容工艺解决了在无坑塘吹填条件下大规模连续进行疏浚底泥快速脱水的难题，有其工况适应性，但该工艺包括场地建设、加药调理、管袋脱水、尾水处理、脱水底泥外运处置和场地恢复等，施工环节多、造价较高、环境影响因素多，脱水效果不均匀外部较低内部较高，脱水底泥裸露在自然环境中经水泡易还原；机械脱水方式包括机械压滤脱水和离心脱水，机械压滤脱水又包括板框压滤脱水和带式压榨脱水，这些机械脱水设备有效解决了无纳泥坑塘和大规模场地条件下进行疏浚底泥脱水的难题，各有其特点、适用性和局限性。机械压榨脱水在压滤前均需对泥浆进行除渣和加药调理，以保护设备延长使用周期和加快底泥脱水，调理剂均为絮凝剂，板框压滤方式需加入助滤剂或固化剂，脱水速度快、含水量相对均匀，带式压滤机和离心机脱水底泥含水量较高，脱水底泥经水泡易还原，板框压滤机由于加了助滤剂或固化剂，底泥的资源化利用范围较小。

随着城市化的进程和内源污染治理的持续开展，可供纳泥的坑塘场地越来越少，防洪安全、环境保护和生态保护对内源污染治理施工技术提出了更高的要求。随着环保施工技术以及生态环保理念的长足发展，在河流的滨岸区域建设生态带成为了一种重要的环保措施。滨岸生态带作为人类活动与河流之间的缓冲地带，对于河流生态的恢复起到十分重要的作用。通过将河道疏浚施工中的疏浚底泥用于构建滨岸生态带，令疏浚底泥实现就近处理，将有助于降低疏浚底泥处理的成本，同时将疏浚底泥作为滨岸生态带的组成部分，又能够降低滨岸生态带的建设成本，是一种具有显著收益的处理方式。在这种形势下急需一种既能满足内源污染治理环保疏浚施工要求，又更能满足疏浚底泥无害化、减量化、资源化和生态环保要求施工工艺。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺，克服城市河湖内源污染治理环保疏浚中无坑塘堆场、无空地进行脱水的困境，解决疏浚底泥安全、环保、快速脱水处理和无害化、减量化、资源化处置等技术难题，实现对河湖疏浚底泥在建设河流滨岸生态带工程中的应用。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺，包括以下步骤：(1)在河湖滨岸生态带打设钢板桩形成条带状封闭围堰，在钢板桩围堰上设置溢流排水口；(2)在河湖内实施环保疏浚吹填施工工艺，将疏浚底泥输送至钢板桩围堰内；(3)对钢板桩围堰排水口溢流出的尾水进行处理，尾水处置合格并满足环保排放要求后排入河湖水体中；(4)钢板桩围堰内的疏浚底泥静置沉淀后，进行电渗联合真空预压快速脱水，脱水完成后回收脱水装置，清除由于脱水施工带来的外源污染物；(5)根据自然岸坡坡度及生态恢复要求，进行地形整理；(6)根据施工季节种植并回收挺水植物，吸收底泥中的氮磷污染物，实现对底泥的生态处置；(7)生态修复完成后，拆除钢板桩围堰，形成自然生态湿地。

本发明的优点和积极效果是：

本发明提供了一种将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺，与现有的疏浚底泥处理方式相比，本发明中通过在河道的滨岸区域构建滨岸生态带并将疏浚底泥用作滨岸生态带的基础，实现了疏浚底泥在滨岸生态带建设方面的应用。本工艺施工后不缩小水域面积，实现了通过环保疏浚施工将施工水域的大面积底泥清除并转移以消除内源污染的技术效果，底泥移位后集中脱水减容减量处理增大了河湖的水域库容，更好的满足了治理需求。通过采用电渗联合真空预压脱水技术实现了污泥中孔隙水渗流、物理脱水固结和氧化还原反应、离子交换反应等化学反应，令底泥在胶结作用下进一步固结，改变底泥颗粒分子结构实现氮磷营养物质的胶结封存，令底泥在不添加任何药剂条件下的无害化处理。采用挺水植物进行生态恢复，不但可吸收氮磷，还可以对挺水植物进行资源化利用，带动当地经济发展，增加就业机会，实现了生态修复和经济发展的双赢效果，具有一定的推广价值。

优选地：步骤(3)中采用尾水处理设备配合塘链沉淀区进行尾水处理；尾水处理设备包括加药及搅拌设备，塘链沉淀区包括多个成链式布置的沉淀泥塘，在各沉淀泥塘中采用拦污屏拦截、溢流沉淀、增大流径沉淀以及促凝处置沉淀相结合的方式进行尾水处理。

优选地：步骤(4)中，在底泥中打设多组电渗阳极极板和阴极极板并将电渗阳极极板和阴极极板连接至电源装置，同时在底泥中设置排水板和排水管并且在泥面覆盖密封薄膜，对薄膜下方的空间抽真空处理。

优选地：步骤(7)中的挺水植物选取为芦苇。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。

本发明的将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺包括以下步骤，

(1)在河湖滨岸生态带打设钢板桩形成条带状封闭围堰，在钢板桩围堰上设置溢流排水口；

河湖的滨岸生态带位于进行环保疏浚施工的作业水域附近，在选定的位置进行钢板桩围堰的构建作业，形成封闭的条带状围堰结构。钢板桩围堰上设置的排水口用于内部尾水的排出，环保疏浚作业获取的底泥泥浆注入围堰区域内，尾水排出后底泥沉淀。

(2)在河湖内实施环保疏浚吹填施工工艺，将疏浚底泥输送至钢板桩围堰内；

在本步骤中执行现有的环保疏浚工艺，具体地，采用环保疏浚设备如环保清淤船等对作业水域实施环保疏浚，环保疏浚设备对水底的底泥进行开挖并对获取的疏浚底泥进行转移，疏浚底泥转移输送至钢板桩围堰内。

内源污染主要指进入河流中的营养物质通过各种物理、化学和生物作用，逐渐沉降至水底底质表层，当累积到一定量后再向水体释放的现象。因此，在本步骤中通过实施环保疏浚工艺，去除了水底泥面的表层，实现了对内源污染的去除，达到对河湖的环保治理要求。

(3)对钢板桩围堰排水口溢流出的尾水进行处理，尾水处置合格并满足环保排放要求后排入河湖水体中；

本步骤中，采用尾水处理设备配合塘链沉淀区进行尾水处理，其中尾水处理设备包括加药及搅拌设备，塘链沉淀区包括多个成链式布置的沉淀泥塘，尾水逐级流经各沉淀泥塘。

在各沉淀泥塘中采用拦污屏拦截、溢流沉淀、增大流径沉淀以及促凝处置沉淀相结合的方式进行尾水处理。具体地，可以沉淀泥塘内设置拦污屏，在尾水流经拦污屏时，含有的颗粒物杂质被拦截，加药及搅拌设备向尾水中加入絮凝药剂并对尾水进行搅拌以促进尾水中成分的絮凝和沉淀，随着尾水的增多，促凝处置后的尾水从沉淀泥塘内溢流出来，产生沉淀作用。增大流径沉淀又称为辐流式沉淀，即令尾水成辐射状流动，随着流动而水断面逐渐增大，流速降低，更易于沉淀。

(4)钢板桩围堰内的疏浚底泥静置沉淀后，进行电渗联合真空预压快速脱水，脱水完成后回收脱水装置，清除由于脱水施工带来的外源污染物；

本实施例中，电渗真空预压脱水处理分为两个方面，一方面在底泥中打设多组电渗阳极极板和阴极极板并将电渗阳极极板和阴极极板连接至电源装置，执行了电渗脱水工艺，另一方面在底泥中打设排水板和排水管并且在泥面覆盖密封薄膜，采用抽气机等设备对薄膜下方的空间进行抽真空处理，执行了真空预压脱水工艺。

电渗脱水工艺是一种能有效去除底泥中水分以实现减容减量的处理方法，其原理是：随着脱水效果由阳极向阴极发展，底泥可划分为已脱水底泥与未脱水底泥，已脱水底泥内电渗停止，电渗与水分的脱除发生在未脱水底泥内，并由未脱水底泥的电压梯度决定；已脱水底泥阻值上升，使未脱水底泥电压梯度逐渐降低，造成了电渗流量与脱水效果的衰减，并使得底泥剩余含水率由阳极至阴极逐渐增加；电渗脱水的整体效果随加载电压的增加而提高，脱水能耗亦随之增加，选取较小的电极间距时电渗脱水能效提高。

真空预压脱水工艺的原理是：对薄膜下方与泥面之间的空间进行抽气排气操作时，在膜下形成了负压环境，则底泥泥层中的水分进入排水板和排水管内，最终排出。

其中，真空预压脱水工艺产生的主要作用是为底泥进行脱水，电渗脱水工艺除了为底泥进行脱水之外，在电场的作用下实现了孔隙水渗流后的物理脱水固结作用以及一系列氧化还原反应、离子交换反应等化学胶结作用，改变了底泥颗粒的分子结构，实现了对原本作为污染物的含氮含磷成分的胶结封存，因此实现了在不增加任何药剂条件下的无害化处理。

(5)根据自然岸坡坡度及生态恢复要求，进行地形整理；

在此步骤中，通过对地形进行整理，令围堰内的施工区域符合自然岸坡坡度及生态恢复的相关要求。具体地，在本步骤中采用人工与机械相结合的方式对底泥进行转移移动，也就是将需要形成低位位置的底泥转移到需要形成高位的位置处，实现地形整理作业。

(6)根据施工季节种植并回收挺水植物，吸收底泥中的氮磷污染物，实现对底泥的生态处置；

本实施例中，挺水植物选取为芦苇，芦苇吸收氮磷的能力较强同时也是蓝藻的天敌，芦苇具有一定的经济价值，如苇叶供应粽子厂、芦苇秸秆收割后可粉碎压缩成燃料或与电厂联系直接进行焚烧发电资源化利用等。

(7)生态修复完成后，拆除钢板桩围堰，形成自然生态湿地；

根据对钢板桩围堰内的水质、土质和植被等进行检测来判断生态修复是否已经完成；拆除钢板桩围堰后，内部的区域与周围的水体、陆域相结合，形成自然生态湿地，作为滨岸生态带的重要组成部分。

Claims (4)

1.一种将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺，其特征是：包括以下步骤，

(1)在河湖滨岸生态带打设钢板桩形成条带状封闭围堰，在钢板桩围堰上设置溢流排水口；

(2)在河湖内实施环保疏浚吹填施工工艺，将疏浚底泥输送至钢板桩围堰内；

(3)对钢板桩围堰排水口溢流出的尾水进行处理，尾水处置合格并满足环保排放要求后排入河湖水体中；

(4)钢板桩围堰内的疏浚底泥静置沉淀后，进行电渗联合真空预压快速脱水，脱水完成后回收脱水装置，清除由于脱水施工带来的外源污染物；

(5)根据自然岸坡坡度及生态恢复要求，进行地形整理；

(6)根据施工季节种植并回收挺水植物，吸收底泥中的氮磷污染物，实现对底泥的生态处置；

(7)生态修复完成后，拆除钢板桩围堰，形成自然生态湿地。

2.如权利要求1所述的将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺，其特征是：步骤(3)中采用尾水处理设备配合塘链沉淀区进行尾水处理；尾水处理设备包括加药及搅拌设备，塘链沉淀区包括多个成链式布置的沉淀泥塘，在各沉淀泥塘中采用拦污屏拦截、溢流沉淀、增大流径沉淀以及促凝处置沉淀相结合的方式进行尾水处理。

3.如权利要求2所述的将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺，其特征是：步骤(4)中，在底泥中打设多组电渗阳极极板和阴极极板并将电渗阳极极板和阴极极板连接至电源装置，同时在底泥中设置排水板和排水管并且在泥面覆盖密封薄膜，对薄膜下方的空间抽真空处理。

4.如权利要求3所述的将疏浚底泥用于滨岸生态带建设的施工工艺，其特征是：步骤(6)中的挺水植物选取为芦苇。